Luminescent sensors for emerging contaminants based on Eu3+ complexed by clay minerals - amino acids hybrid materials

Resumen

En los últimos años, millones de compuestos químicos son arrojados a los efluentes naturales, provenientes de las más variadas fuentes como efluentes industriales o alcantarillado doméstico, entre otros, poniendo en riesgo tanto al bioma como a la salud humana. Además, la falta de investigación y conocimiento sobre el comportamiento de estos contaminantes en el medio ambiente, debido a la gran cantidad de dichos contaminantes, a su baja concentración en muchos casos, así como la aparición de nuevas sustancias al mezclar estos compuestos, ha sido un desafío para la conservación del medio ambiente y para un entorno sostenible. Con eso en mente, el objetivo de este trabajo fue sintetizar sensores luminiscentes para contaminantes emergentes a través de la síntesis de materiales híbridos formados por minerales arcillosos y aminoácidos, a los que se complejó el catión europio (III). Estos cationes tienen propiedades ópticas únicas, como bandas de emisión delgadas y un alto tiempo de vida, lo que ofrece al sensor selectividad y sensibilidad a los contaminantes analizados. En la síntesis de los materiales híbridos se utilizaron los minerales arcillosos caolinita (natural y neutra), laponita y saponita (sintéticas y cargadas positivamente) e hidrotalcita (sintética y cargada negativamente), los aminoácidos prolina y fenilalanina como ligandos orgánicos complejados al europio (III) y tenoiltrifluoroacetonato agregado como ligando secundario para completar la primera esfera de coordinación del metal. Los materiales se caracterizaron por difracción de rayos X, espectroscopia de absorción molecular en la región infrarroja, análisis térmico, microscopia electrónica de barrido, espectroscopia UV/Visible y luminiscencia. Los materiales que utilizaron fenilalanina como ligando mostraron mejores propiedades ópticas (rendimiento cuántico del 15 al 52 % y tiempos de vida de 0,38 a 0,85 ms). Las muestras de caolinita y saponita mostraron mejores condiciones como sensores luminiscentes de Cr3+ y cafeína con correlación lineal mayor al 97%. Las muestras de caolinita mostraron mayores fuerzas de interacción con los complejos y todas las muestras convergieron al modelo cinético de pseudo segundo orden y a las isotermas de Freundlich en los estudios de adsorción de los sensores.